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Drogger MJpegを用いたフォトグラメトリの目的と概要

Kana

屋外フォトグラメトリモデルにおける課題

  • スケール不定

    • SfM は画像間の対応点のみでは絶対スケールを決定できない。

  • 鉛直方向不定

    • 重力方向が拘束されないため、モデルが任意に回転する。

  • 累積誤差の影響

    • 撮影範囲が広大になるほど、モデルに歪みが生じやすい。

  • 地理座標不明

    • 世界測地系座標への結び付けがない。

従来の解決策と課題

  • 従来手法

    • GCP ターゲットを設置、トータルステーション/GNSS機器で XYZ を取得して解析に用いる。

    • 基線長を測定しておき、解析時に与える。

  • 従来手法の課題

    • 基線長だけでは鉛直方向が不明。

    • 基線長が短距離の場合、全体の計測には不向き。

    • ターゲットから離れた位置の累積誤差が解消できない。

    • 地形や保安上の理由から、適切なターゲット配置が困難な場合がある。

    • ターゲットの設置／計測にコストがかかる上、ヒューマンエラーが起きやすい（最近では自動認識ターゲットが一般的だが）。

MJpeg＋RTK-IMU ビデオグラメトリで得られる効果

  • ビデオグラメトリであること

    • 静止画撮影に比べ、動画撮影は短時間で済む。

    • 切り出した静止画は連続しているため、アライメントに有利。

  • スケール & 水平 & 方向を自動確定

    • cm 級 RTK 座標と IMU ロール／ピッチ／ヨーでモデルを実寸＋水平化。ついでに方向角も分かる。

  • アライメント（画像整列）の補助

    • Metashape／RealityCapture 等へそのまま投入すると、初期カメラ位置・姿勢が与えらえれ、適切な画像の整列に効果がある。

  • ターゲットレス運用

    • GCP 設置を大幅に削減（高精度案件は少数の検証点を推奨）。

  • 日跨ぎ・広域合成が容易

    • 絶対座標付きなので複数日の撮影でも位置合わせ不要でモデルが重なる。

  • 後処理の自由度

    • 動画から切り出すフレーム間隔は後段で調整ができ、動画一本で複数条件での解析が可能。

MJpeg＋RTK-IMU ビデオグラメトリが向かないケース

  • 屋内など非GNSS受信環境下で使用

    • GNSS電波が受信ができない環境では使用できない。

      • 時刻の同期にGNSS電波を用いるため、少なくとも撮影開始地点ではGNSS電波を受信する必要がある。

    • 軒下など、計測範囲の一部で電波が遮断される程度であれば使用できる。

  • 特定環境下で使用

    • 磁気センサーによる姿勢推定のため、特定の環境下で精度が悪化する可能性がある。

  • モデルの精細感の欠如

    • 特にGoProを用いたビデオグラメトリでは精密なメッシュモデルの生成が困難。

    • 事前にプロジェクトに必要なモデルの精度を見極める必要がある。

    • 機材等の工夫次第で、ある程度までは改善する余地はある。

MJpeg＋RTK-IMU ビデオグラメトリの処理の流れ

  1. 必要な機材を揃える - DroggerやGoPro、解析用PCなど

  2. 動画撮影 - GoPro HERO 5-11/13 等で計測範囲の動画撮影。

  3. 高精度測位 - Drogger GNSS（DG-PRO1 RWS/RWM/RZS 等）で RTK FIX（5 Hz–10 Hz）＋ IMU を並行ログ取得。

  4. 時刻同期 - GoPro 動画メタデータに埋まった GPS 時刻と、Drogger の NMEA ログ内 GPS 時刻を突合。GoProを使用しない撮影では、PPS信号を用いた自動または手動同期等。

  5. フレーム切り出し & ジオタグ - Drogger Processor の「MJpeg」ツールで ffmpeg を使いフレーム抽出 → （必要なら）ExifTool で各 JPEG に RTK 座標を書き込む。

  6. フォトグラメトリ - Metashape／RealityCapture 等へそのまま投入すると、初期カメラ位置・姿勢・スケール・水平が拘束されたモデルが生成される。

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